移动通信基站的组成

第4章移动通信基站的组成

二十世纪80年代初期，模拟移动通信系统投放市场，这是第一代移动通信系统。该系统采用频分复用方式，小区内所有用户共用若干个信道，信道中传输的是模拟话音信号，所以被称为“模拟移动通信系统”。应用不久，电信运营部门就发现该系统存在诸多缺陷，如用户容量小，保密性差，各国制式不兼容等等。

面对这一现状，欧洲电信运营部门于1982年成立了一个移动特别小组（简称GSM），开始制定一种泛欧数字移动通信系统的技术规范。经过6年的研究、实验和比较，于1988年确定了主要技术规范并制定出实施计划。从1991年开始，这一系统在德国、英国和北欧许多国家投入试运行，吸引了全世界的广泛注意，使GSM向着全球移动通信系统的宏伟目标迈进了一大步。

4.1 GSM系统组成

GSM系统也叫数字移动通信系统，属于第二代移动通信系统。该系统采用频分多址和时分多址结合的方式，扩大了用户容量，信道中传输的全部是数字信号，保密性能提高。我国参照GSM标准制订了自己的技术要求，主要内容有：使用900MHz频段，即890～915MHz（移动台→基站）和935～960MHz（基站→移动台），收发间隔45MHz，载频间隔200KHz。共124个载波，每载波信道数8个，基站最大功率300W，小区半径0.5～35Km，调制类型GMSK，传输速率270kbit/s。

对900MHz频段，上行（MS→BS）：890～915MHZ，下行（BS→MS）：925～935MHZ，双工间隔：45MHz，载频间隔：200KHz。

对1800MHz频段，上行（MS→BS）：1710～1785MHz，下行（BS→MS）：1805～1880MHz，双工间隔：95MHz，载频间隔：200KHz。

GSM系统由3部分构成，即交换子系统、基站子系统和操作维护子系统。如图4-1所示。

图4-1 GSM系统的组成示意图

4.1.1 交换子系统（SSS）

交换子系统是整个GSM系统的控制和交换中心，它负责所有与移动用户有关的呼叫接续

处理、移动性管理、用户设备及保密管理等功能，并提供GSM系统与其他网络之间的连接。交换子系统分别由移动业务交换中心（MSC）、访问位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、设备识别寄存器（EIR）及鉴权中心（AUC）等功能实体所组成。通常HLR、AUC合设于一个物理实体中，而MSC、VLR、EIR合设与另一个物理实体中，也有将MSC、VLR、EIR、HLR、AUC都设在一个物理实体中的产品。

1.移动业务交换中心（MSC）

它是蜂窝通信网络的核心。在它所覆盖的区域中对MS进行控制，是交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它除了完成固定网中交换中心所要完成的呼叫控制等功能外，为了建立移动台的呼叫路由，每个MSC还应完成入口MSC（GMSC）的功能，即查询位置信息的功能。

2.访问位置寄存器（VLR）

它是MSC为了处理所管辖区域中MS的来话、去话呼叫，所需检索信息的数据库，VLR 存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码，处理过程中的识别，向用户提供本地用户的服务等参数。

3.归属位置寄存器（HLR）

它是管理部门用于移动用户管理的数据库。每个移动用户都应在某个位置寄存器注册登记。HLR主要存储两类信息，一是有关用户的参数，二是有关用户当前位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如移动台的漫游号码，VLR地址等。

4.设备识别寄存器（EIR）

也叫设备身份登记器，是存储有关移动台设备参数的数据库。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能。每个移动台有一个唯一的国际移动设备识别码（IMEI），以防止被偷窃的、有故障的或未经许可的移动设备非法使用本系统。移动台的IMEI要在EIR中登记。

5.鉴权中心（AUC）

负责确认移动用户的身份和密码，产生相应认证参数。这些参数有：随机号码（RAND）、签字响应（SREC）、密钥（KC）等。AUC对任何试图入网的移动用户进行身份认证，只有合法用户才能接入网中并得到服务。

4.1.2 基站子系统（BSS）

根据功能的不同，BSS可分为基站控制器（BSC）和无线基站（BTS）两大部分，无线基站提供无线资源的接入功能。而基站控制器则提供无线资源的控制功能。

其中BSS的主要功能有：

●对无线基站的监视：BSC具有控制无线基站的资源及监视无线基站的性能；

●对无线基站资源的管理：BSC为每个小区配置业务及控制信道；

●处理与移动台的连接：建立及管理由MSC发起的与移动台的连接；

●定位及切换：其定位功能不断地分析话音接续质量。由此可作为是否切换的决定，

若切换的目标小区在同一BSS内，则切换由BSC控制，否则，切换请求通过MSC

送往临近BSC；

●寻呼管理：负责分配从MSC来的寻呼消息；

●BSS的操作与维护：如系统数据的管理、软件安装、设备闭塞/解闭、告警处理、

测试数据的收集、收发信机测试等；

●对传输网路的管理：包括BSC配置、分配并监视与BTS之间的64kbit/s信道。其

中话音编码在BSC内完成；

●码型变换：将4个全速率的GSM信道复接成64kbit/s信道。其中话音编码在BSC

内完成。

BTS是无线基站内所有设备的总称，主要包括向移动台提供空中接口的收发信机。BTS 的主要功能有：有线/无线转换、RF测量、天线分集、加密、跳频、非连续性发射、时间调整、监视和测试。

4.1.3 操作维护子系统（OMS）

OMS用于对通信分系统中的每一个设备实体进行控制和维护，它是网络操作者对全网进行监控和操作的功能实体。当有服务请求等网络外部条件发生变化时，OMS应相应地进行一系列技术与管理方面的操作。当部分系统出现严重故障时，维护系统应在最短的时间内完成必要的操作来重新装载运行程序，使系统恢复正常工作。OMC完成的网络管理功能主要有：用户管理，终端设备管理，计费，业务统计，安全管理，操作与性能管理，网络测量，系统变化控制，维护管理等。

4.1.4 信道类型

Um接口上定义了一系列逻辑信道，根据信道特征不同将信道分为不同的类型。

1.业务信道（TCH）

TCH信道承载话音或用户数据，全速率业务信道（TCH/F）载有总速率为22.8kbit/s的信息。在THC信道上提供以下业务信道：

●全速率话音业务信道（TCH/F9.6）；

●9.6kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F9.6）；

● 4.8kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F4.8）；

●≤2.4kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F2.4）

2.控制信道

控制信道主要携信令或同步数据。根据处理任务的不同，可分为3类控制信道：广播信道、公共控制信道和专用控制信道。

（1）广播信道（BCH）:广播信道是从BS到MS的一点对多点的单向控制信道，用于向MS广播各类信息。广播信道可分为3种：

●FCCH：频率校正信道，用于MS频率校正；

●SCH：同步信道，用于MS的帧同步和BS识别；

●BCCH：广播控制信道，用于发送小区信息。

（2）公共控制信道（CCCH）：公共控制信道是一点对多点的双向控制信道。主要携带接入管理功能所需的信令信息，也可用于携带其他信令，CCCH由网络中各MS共同使用，有3种类型：

●PCH：寻呼信道，用于BTS寻呼MS；

●RACH：随机接入信道，用于MS随机接入网络上行信道；

●AGGH：准予接入信道，用于给成功接入的接续分配专用控制信道。

（3）专用控制信道（DCCH）：专用控制信道是点对点的双向控制信道。根据通信控制过程的需要，将DCCH分配给MS使之BTS进行点对点信令传输，它可分为下几类：

●SDCCH/8：独立专用控制信道；

●SACCH/C8：与SDCCH/8随路的慢速随路控制信道；

●SACCH/TF：与TCH/F随路的慢速随路控制信道；

●FACCH/F：全速率快速随路控制信道；